Kollaborative Roboter in der Fertigungsindustrie

Kollaborative Roboter und ihre Assistenzsysteme spielen zunehmend eine wichtige Rolle an den bisher weniger automatisierten Arbeitsplätzen der Fertigungsindustrie. Sie sollen dort nicht nur die Effizienz erhöhen, sondern auch die Arbeitsbedingungen verbessern.

Bauweise moderner Cobots

Die modernen kollaborativen Roboter sind inzwischen sehr leicht, einfach zu programmieren und durch ihre Sensorik und die integrierten Sicherheitsfunktionen an höchste Arbeitsschutzanforderungen angepasst. Das ermöglicht den Verzicht auf physisch trennende Schutzeinrichtungen. Zur speziellen Sensorik kommen noch kapazitive Schutzhäute. Die Kollaboration nutzt eine kontinuierliche Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung. Bei den Cobots werden außerdem die Leistung und die Kraft begrenzt, und zwar spätestens dann, wenn ihr Arm einen Gegenstand oder einen Menschen berührt.

Produktivitätssteigerungen durch neue Gestaltungsmöglichkeiten

Kollaborative Robotersysteme schaffen gerade in Montageprozessen neue Gestaltungsmöglichkeiten. So setzen beispielsweise Getriebehersteller kollaborierende Systeme ein, die sie in die variantenindividuelle Kleinserienmontage applizieren. Eine der wesentlichen Herausforderungen ist dabei die Schnittstellenkonzeption der datengestützten Integrationsplattform für die digital vernetzten Assistenzsysteme, eine weitere die sichere Interaktion von menschlichem Bediener und Roboterarm. Letztere ist vor allem in beschränkten Kollaborationsräumen zu beachten. Die KMU des produzierenden Gewerbes nutzen solche Systeme, um sich an veränderte Rahmenbedingungen anzupassen. Zu diesen gehören Megatrends wie neue Technologien, die Globalisierung, dynamische Produktlebenszyklen sowie volatile Märkte. Diese schaffen einen steigenden Bedarf an kundenindividuellen Endprodukten bei reduzierten Stückzahlen und stark ansteigenden Produktvarianzen. Für diese Herausforderungen bieten Cobots die Lösung.

Fokus auf die Montageprozesse

Die Montageprozesse in der Fertigungsindustrie beanspruchen je nach Produkt und Branche 15 bis 75 % der gesamten Fertigungszeit. Sie sind der teuerste Teil des Herstellungsprozesses. Die Kosten sinken allerdings durch den Einsatz von Cobots, die zu deutlich mehr Flexibilität führen. Sie ergänzen die rein manuelle Montage, die wiederum bei Kleinserien im Vordergrund steht. Die physischen Assistenzsysteme der Cobots mit ihrem Roboterarm unterstützen die Fähigkeiten der Arbeiter an der Maschine. Sie verändern auch grundlegend die Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen, weil sie die Reproduzierbarkeit und Kontinuität der Maschinen mit der Anpassungsfähigkeit und Intelligenz der Menschen verknüpfen. Es ergeben sich dadurch gleichzeitig Produktivitätssteigerungen und Qualitätsverbesserungen bei sinkender körperlicher und mentaler Belastung der Arbeiter.

Cobots: Einsatzmöglichkeiten in der Fertigungsindustrie

Diejenigen Branchen, die bei ihrer Fertigung schon am stärksten auf Cobots setzen, sind die Automobil- und die Elektroindustrie. Andere Branchen ziehen indes nach, weil die Anwendungsmöglichkeiten vielfältig sind. Neben der Unterstützung der Montage ist ein Cobot unter anderem in der Lage, die Materialflussteuerung deutlich zu verbessern, was als sehr attraktiver Anwendungsbereich gilt. Auch Kleinteilmontagen, die Objektübergabe, einfache Füge- oder Klebeprozessen und sogar komplexere Schweißanwendungen übernimmt der Cobot. Er ist umso einfacher einzusetzen, je weniger Fingerfertigkeit der Arbeitsschritt erfordert. Noch sind die Endeffektoren teilweise einfach ausgelegt, sodass Arbeiten mit dem Anspruch an eine hohe Feinmotorik bislang eher Menschen erledigen. Die Cobots ziehen aber auch in diesem Bereich nach.

Voraussetzung für den Einsatz eines Cobots: Einzelfallanalyse

Vor dem Einsatz eines Cobots steht die Einzelfallanalyse. Das Unternehmen muss evaluieren, welche Aufgaben der kollaborierende Roboter exakt übernehmen kann. Für diese wird er programmiert, wobei natürlich Anpassungen möglich sind. Diese sind gerade in der Kleinteilproduktion unumgänglich, wo der Cobot seine Vorzüge am besten entfaltet.

Ayhan

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